小胞体チャネルに関する研究

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23240055
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 竹島 浩 京都大学, 薬学研究科, 教授 (70212024)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西 美幸 京都大学, 薬学研究科, 研究員 (60183894) ; 山崎 大樹 京都大学, 生理化学研究ユニット, 特定助教 (40467428)
• Keywords: ミツグミン23 / 脂質二重膜再構成 / 単粒子解析 / TRICチャネル / リアノジン受容体 / 高血圧

Research Abstract

筋小胞体より同定されたミツグミン23は化学架橋剤の処理により、多量体を形成していることが示唆されていたが、その機能は不明であった。しかしながら、昨年度遂行された脂質二重膜再構成実験において、精製ミツグミン23は不安定な陽イオン選択的チャネルを形成することが明らかになった。同時並行にて進行していた電子顕微鏡の粒子イメージの三次元再構築実験では、ミツグミン23は側壁が薄いお椀様の複合体を形成することが明らかにされた。これらの観察データから、典型的なイオンチャネルの構造とは大きくことなるものの、小胞体上でミツグミン23は状況依存的に陽イオンチャネルを形成し得ることが示唆される(発表論文1)。
小胞体上の一価陽イオンチャネルとして同定されたTRICチャネルは、カウンターイオンを供給することにより効率的なCa2+放出を支援する機能が示唆されている。本年度には、TRIC-A欠損マウスで観察された高血圧の発生機構を解析した。その変異マウスの抵抗血管は血管平滑筋の収縮亢進により、定常時より過緊張状態にあることが示された。Ca2+イメージング実験では、TRIC-A欠損血管平滑筋では定常状態の細胞内Ca2+濃度が上昇しており、リアノジン受容体を介する小胞体Ca2+スパークの発生頻度は減弱していた。一般に平滑筋ではCa2+スパークは細胞膜のCa2+依存性K+チャネルを活性化して過分極させることが知られており、TRIC-A欠損血管平滑筋においてCa2+依存性K+チャネルの活性低下に起因する膜電位上昇も観察された。従って、TRIC-A欠損によりリアノジン受容体の機能が障害されることにより過分極シグナルの発生が減少し、膜電位上昇による電位依存性Ca2+流入の亢進し、血管収縮性が上昇するものと結論される(発表論文2)。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究の解析標的であるミツグミン23とTRICチャネルに関して、共に順調に研究展開して2つの論文発表に至ったため。

Strategy for Future Research Activity

平滑筋細胞の小胞体上には、Ca2+放出チャネルとしてリアノジン受容体とIP3受容体が共発現しており、TRIC-AとTRIC-Bも共存している。TRIC-A欠損平滑筋の解析にて、TRIC-Aとリアノジン受容体、TRIC-BとIP3受容体の選択的な機能共役の存在が仮想された。新たな変異マウスを作成し、次年度に仮説検証を予定している。

Research Products

• [Journal Article] Mitsugumin 23 forms massive bowl-shaped assembly and cation-selective channel (2011)
  • Author(s): Venturi, E., Mio, K., Nishi, M., Ogura, T., Moriya, T., Okuda, K., Kakizawa, S., Sitapeasan, R., Chikara Sato, C. & Takeshima, H
  • Journal Title: Biochemistry Volume: 50 Pages: 2623-2632
• [Journal Article] TRIC-A channels in vascular smooth muscle contribute to blood pressure maintenance (2011)
  • Author(s): Yamazaki, D., Tabara, Y., Kita, S., Hanada, H., Komazaki, S., Naitou, D., Mishima, A., Nishi, M., Yamamura, H., Yamamoto, S., Kakizawa, S., Miyachi, H., Yamamoto, S., Miyata, T., Kawano, Y., Kamide, K., Ogihara, T., Hata, A., Umemura, S., Soma, M., Takahashi, N., Imaizumi, Y., Miki, T., Iwamoto, T., Takeshima, H.
  • Journal Title: Cell Metabolism Volume: 14 Pages: 231-241
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2011.05.011
  • Peer Reviewed
• [Presentation] TRIC channel subtypes, willing partners with Ca2+ release channels in intracellular stores (2011)
  • Author(s): Takeshima, H.
  • Organizer: Gordon Research Conference ; Ca2+ signaling
  • Place of Presentation: Watervilie Valley, USA(招待講演)
  • Year and Date: 2011-06-27